一种基于简化模型机器博弈的六自由度无人作战飞机近距格斗方法

技术领域

本发明涉及一种基于简化模型机器博弈的六自由度无人作战飞机近距格斗 方法，属于无人作战飞机自主空战领域。

背景技术

无人作战飞机(UnmannedCombatAirVehicles，UCAV)是指一种专门作 为战斗平台而设计的无人机(UnmannedAirVehicle，UAV)。无人作战飞机是 在无人机和有人战斗机的基础上充分利用信息技术革命时代的各种技术成果， 进一步向更高性能和更高自主作战能力方向深入发展的一种全新信息化武器系 统。

武器系统的发展，改变了整个空战的作战环境和作战方式，使其发展成为 由超视距攻击和近距格斗两个阶段先后组成的复杂任务。超视距空战，是配合 中远程导弹和雷达火控系统，在中高空、超音速区域采取的主要作战方式。但 由于导弹的命中概率、敌机的电子干扰等问题，无人作战飞机在超视距攻击时 可能会出现攻击失败的情况，此时双方就可能进入近距格斗作战阶段。而随着 作战环境监测技术和识别技术的不断突破，在交战双方信息比较清晰的情况下， 如何在机载设备采集的信息指引下，快速、准确地进行空战策略的选择，则成 为了决定近距格斗成败的关键性因素。本发明旨在提高无人作战飞机的自主空 战能力，使其可在在线感知的情况下，实时或近实时地进行战略、战术选择， 从而具备等同于有人战斗机上飞行员的决策能力。

目前，空战自主决策的研究方法很多，主要有专家系统法、神经网络法、 微分对策法和机器博弈等。其中机器博弈法主要由四个要素组成，分别为博弈 参与者、博弈策略集、博弈次序和博弈支付函数。机器博弈可以描述为博弈参 与者按照博弈次序,以博弈支付函数作为评判指标,从博弈策略集中搜索出最终 博弈策略的过程。极大极小值算法是一种机器博弈搜索算法，其思想是最小化 博弈对手的最大博弈支付函数收益，即在找出己方博弈支付函数收益最小可能 性中的最大值。

在现有无人作战飞机空战自主决策研究中，机器博弈法所采用的无人作战 飞机模型均是较为简化的三自由度质点模型，该模型仅描述了无人作战飞机质 心的三个线运动自由度(飞行速度的增减运动、质心升降运动和质心侧移运动)， 而无人作战飞机在空间中的运动是存在六个自由度的，除以上三个线运动自由 度外，还包括绕质心的三个角运动自由度(俯仰角运动、偏航角运动和滚转角运 动)。本发明即面向更为复杂的六自由度非线性无人作战飞机模型，从实用性和 实时性考虑，提出了一种基于简化模型机器博弈的六自由度无人作战飞机近距 格斗方法，以提高在同等近距格斗条件下我方获胜的概率。

发明内容

1、发明目的：

本发明提供了一种基于简化模型机器博弈的六自由度无人作战飞机近距格 斗方法，其目的是提供一种更具有实际应用价值的无人作战飞机空战自主决策 方法，旨在保证决策正确性和科学性的同时，有效缩短决策时间，从而提高无 人作战飞机的作战能力，以解决无人作战飞机自主空战研究进入半物理仿真阶 段时所可能遇到的问题，并提高无人作战飞机自主空战研究进入空中验证的可 行性。

2、技术方案：

本发明针对六自由度非线性无人作战飞机模型，开发了一种基于简化模型 机器博弈的六自由度无人作战飞机近距格斗方法，该方法的实现步骤如下：

步骤一：搭建六自由度非线性无人作战飞机Simulink仿真模型

六自由度非线性无人作战飞机模型简化示意图如图1所示。模型中，控制 输入为U＝[δ_Tδ_eδ_aδ_r]，其中δ_T为油门杆，δ_e为升降舵偏转角，δ_a为副翼偏 转角，δ_r为方向舵偏转角；状态量X＝[x_gy_ghφθψVαβpqr]， 其中(x_g,y_g,h)为无人作战飞机的空间位置，φ为滚转角，θ为俯仰角，ψ为偏航 角，V为气流速度，α为迎角，β为侧滑角，p为滚转角速度，q为俯仰角速度， r为偏航角速度。这12个状态量的微分方程可描述为：